Une nouvelle image époustouflante du télescope spatial James Webb montre une supernova hébergeant une galaxie non pas une, pas deux, mais trois fois à différents moments.
Cette image apparemment défiant le temps du télescope spatial James Webb (JWST) a été rendue possible par l’influence gravitationnelle massive de l’amas de galaxies de premier plan et un phénomène de flexion de la lumière prédit il y a plus d’un siècle par Albert Einstein appelé « lentille gravitationnelle ».
Dans sa théorie de la relativité générale, Einstein a prédit que la masse déforme le tissu de l’espace et du temps, ou « l’espace-temps ». Cela revient à placer une balle sur une feuille de caoutchouc étirée, la balle causant une entaille dans le papier. Plus la masse de la balle est grande, plus le degré de torsion qu’elle provoque est important. Ceci est également vrai dans le cas de l’espace-temps, les étoiles provoquent plus de « courbure » que les planètes, et les galaxies provoquent plus de « courbure » de l’espace-temps que les étoiles.
Cette déformation affecte le passage de la lumière lorsqu’elle passe devant le corps de masse d’un objet d’arrière-plan. Dans les cas extrêmes, étant donné que la lumière peut emprunter des chemins différents autour de l’objet à lentille que l’objet à rétro-lentille sur son chemin vers nous, cela peut entraîner l’agrandissement de l’objet d’arrière-plan ou même sa visibilité en plusieurs points du ciel. Cela signifie que ce phénomène, la « lentille gravitationnelle », est devenu un outil puissant pour les astronomes dans l’étude d’objets très éloignés.
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L’objet lentille de cette nouvelle image JWST est l’amas de galaxies RX J2129, situé à environ 3,2 milliards d’années-lumière dans la constellation du Verseau. RX J2129 lentille l’arrière-plan d’une galaxie hôte de supernova de couleur rouge qui le répète.
L’explosion de la supernova a été détectée par des astronomes à l’aide du télescope spatial Hubble et est une supernova de type Ia identifiée en 2022riv. Elles sont souvent appelées « bougies standard » par les astronomes en raison de l’uniformité de leur lumière. Cette régularité signifie que les supernovae de type Ia peuvent être utilisées comme outil pour mesurer les distances cosmiques car à la même distance, elles auraient exactement la même apparence.
En tant que lentille gravitationnelle, RX J2129 a créé trois images de cette galaxie qui ne sont pas les mêmes en taille, en emplacement ou même en âge en raison des différents chemins empruntés par la lumière de la galaxie d’arrière-plan et donc des différents moments où elle arrive au JWST .
La lumière suivant le chemin le plus long montre la galaxie d’arrière-plan à son âge le plus avancé et à un moment où la supernova se produisait encore. L’image suivante montre le deuxième chemin galactique le plus long après seulement 320 jours, et le dernier avec le chemin lumineux le plus court 1000 jours après le premier. Dans les deux images suivantes, la supernova AT 2022riv a déjà disparu de la vue.
Également visibles dans le coin supérieur droit de l’image, plusieurs objets d’arrière-plan apparaissent sous la forme d’arcs de lumière concentriques en raison de l’effet de déformation des lentilles gravitationnelles.
Les observations ont été faites par JWST en utilisant le Appareil photo infrarouge (Ouvre dans un nouvel onglet) (NIRSpec) qui a pu mesurer la luminosité d’AT 2022riv, une supernova très lointaine et donc précoce. Le puissant télescope spatial était également censé effectuer une spectroscopie de la lumière de l’événement, ce qui permettrait de comparer cette supernova lointaine avec les supernovae de type Ia qui se sont récemment produites dans l’univers local.
Cette comparaison peut être utilisée pour tester la précision de l’utilisation de ces supernovae lors de la mesure de distances, et ainsi valider les résultats d’un des outils les plus utiles de l’astronomie.
